無(wú)線儀表與RPC無(wú)縫接入技術(shù)的研究與應(yīng)用

郭振杰，朱 蕾，吉世東，李常柱

（新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依 834000）

無(wú)線儀表與RPC無(wú)縫接入技術(shù)的研究與應(yīng)用

郭振杰，朱 蕾，吉世東，李常柱

（新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依 834000）

使用無(wú)線儀表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線和數(shù)字化傳輸，再通過(guò)一個(gè)無(wú)線多路信號(hào)接收器接入控制器，無(wú)需電纜敷設(shè)，不需防爆撓管，安裝拆卸方便，節(jié)省了相關(guān)的材料費(fèi)用、施工費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，減輕了維護(hù)工作量，提高了數(shù)據(jù)采集效率。

無(wú)線儀表；技術(shù)；研究與應(yīng)用

Abstract：The use of wireless instrumentation to achieve wireless and digital data transmission，and then through a wireless multi-channel signal receiver access controller，no cable laying，no need to use explosion-proof flexible tube，easy installation and disassembly，saving the relevant materials Costs，construction costs and maintenance costs，save maintenance workload，improve data collection efficiency.

Key words：wireless instrumentation；technology；research and application

1 概述

目前油田自動(dòng)化智能儀表采用電纜（有線）進(jìn)行信號(hào)傳輸，敷設(shè)大量的電纜，隨著使用年限的增長(zhǎng)，線路故障越來(lái)越多。后期自動(dòng)化改造或升級(jí)（例如自噴轉(zhuǎn)抽，抽轉(zhuǎn)自噴，工藝改造等）需要重新布線，工作量很大，還造成浪費(fèi)。如果采用無(wú)線儀表可以有效消除這些隱患，無(wú)需布儀表電纜線，能節(jié)省大量的投資成本和維護(hù)成本，縮短投產(chǎn)周期，通過(guò)這些無(wú)線變送器可以很方便地升級(jí)井口有線儀表，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接入現(xiàn)有的井口自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 有線數(shù)據(jù)采集存在的問(wèn)題

2.1 抽油機(jī)控制器方面

模擬量輸入模塊故障率相對(duì)較多，成本高，開(kāi)關(guān)量輸入輸出故障率低。如ECHO5302的E304調(diào)理模塊和5501模擬量輸入模塊故障率高。ECHO5303的數(shù)據(jù)采集模塊E108經(jīng)常需要上下電，才能恢復(fù)數(shù)據(jù)采集。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表方面

由于使用的是有線壓力變送器、溫度變送器、負(fù)荷傳感器，每年因?yàn)樾蘧鳂I(yè)需要來(lái)回拆線、接線，造成了很大工作量。由于安裝的環(huán)境惡劣，油水從防爆繞性管接頭處進(jìn)入壓力變送器電路板，造成儀表?yè)p壞，不但影響數(shù)據(jù)采集還增加生產(chǎn)成本。隨著使用年限的增長(zhǎng)，線路腐蝕嚴(yán)重。由于使用有線負(fù)荷傳感器，信號(hào)線懸掛，一旦刮風(fēng)，或者固定不好，負(fù)荷傳感器線掛住采油樹(shù)而拉斷的故障較為頻繁。負(fù)荷傳感器接頭處密封不嚴(yán)，經(jīng)常進(jìn)水，造成負(fù)荷失真，還容易造成負(fù)荷傳感器損壞。同時(shí)電纜短路故障，也容易造成控制器內(nèi)的模塊通道燒毀，存在線路破損，造成信號(hào)干擾。

3 無(wú)線技術(shù)數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)

油井井口自動(dòng)化需要采集載荷、回壓、套壓、溫度等油井?dāng)?shù)據(jù)。以往的井口自動(dòng)化系統(tǒng)都是采用有線儀表采集方式，存在施工布線比較困難、防爆撓型管接口容易進(jìn)水產(chǎn)生漂移甚至造成儀表?yè)p壞、修井維護(hù)容易造成線路損壞、載荷外掛線容易掛斷等缺點(diǎn)，如果采用無(wú)線儀表可以有效消除這些隱患。

無(wú)線儀表包括壓力變送器、載荷變送器、溫度變送器等。

通過(guò)這些變送器可以很方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接入現(xiàn)有的井口自動(dòng)化系統(tǒng)。電流接入方式是接收模塊在接收到變送器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)以后，還原成4～20mA電流信號(hào)，然后直接輸入到抽油機(jī)控制器原來(lái)的模擬量輸入模塊。不用更改以前有線儀表方式的任何設(shè)定，只需要將輸出電流通道對(duì)應(yīng)接入以前有線儀表通道即可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接入，因此可以很方便地升級(jí)現(xiàn)有的RTU控制器。

4 無(wú)線儀表應(yīng)用方案

4.1 無(wú)線儀表技術(shù)原理

石西油田自動(dòng)化1998年以來(lái)陸續(xù)投產(chǎn)，目前石西區(qū)塊大部分抽油井使用的為美國(guó)BAKER CAC 公司生產(chǎn)的BAKER 8800抽油機(jī)控制器，此產(chǎn)品為20世紀(jì)90年代初期產(chǎn)品，目前廠家已經(jīng)不存在。石南油田、石西油田（11#站，12#站）抽油井使用的為北京安控公司第一代抽油機(jī)控制器ECHO5302，莫北油田使用的是北京安控公司第二代抽油機(jī)控制器ECHO5303，石西區(qū)塊的自噴井使用的為CAC公司的EXS1000控制器。

針對(duì)石西油田目前使用情況，2008年6月無(wú)線儀表在石西（SH2224）抽油機(jī)井口進(jìn)行安裝試驗(yàn)：一是拆除現(xiàn)裝的油壓、套壓變送器、熱電阻，換成無(wú)線壓力變送器和溫度變送器。摘除負(fù)荷傳感器線，安裝無(wú)線負(fù)荷變送器。二是拆除ECHO5302控制器內(nèi)部的E304和5501模塊，安裝帶顯示的無(wú)線接收模塊。無(wú)線接收模塊把壓力、溫度、負(fù)荷信號(hào)通過(guò)E202串口擴(kuò)展模塊直接進(jìn)入MICRO16的寄存器?；蛘卟徊鸪?501模擬量輸入模塊，使用帶4-20mA輸出的無(wú)線接收模塊，把信號(hào)直接接入5501模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線和數(shù)字化傳輸。

4.2 主要試驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果

使用無(wú)線智能儀表與石西油田作業(yè)區(qū)現(xiàn)有的或新建設(shè)的自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制單元在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的接入。只要數(shù)據(jù)采集正常，通過(guò)電壓值即可在沙漠里驗(yàn)證高低溫環(huán)境下，無(wú)線智能儀表可靠性、穩(wěn)定性。

無(wú)線儀表載荷電壓使用太陽(yáng)能供電白天日照充足，電量足，夜晚沒(méi)有日照使用儲(chǔ)存供電，日夜或氣溫變化電壓浮動(dòng)較大?；貕骸⑻讐旱碾妷菏鞘褂脽o(wú)線儀表自帶的電池供電電池可以使用10年，所以電壓比較穩(wěn)定。

在半年的試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)線儀表工作穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確能夠滿足油田的生產(chǎn)要求。

5 結(jié)論

以前基本所有的油田自動(dòng)化都采用的有線儀表。而使用無(wú)線儀表相當(dāng)方便，無(wú)需布儀表電纜線，能節(jié)省大量的投資成本和維護(hù)成本，縮短投產(chǎn)周期，保證油田安全生產(chǎn)。由于無(wú)線壓力變送器、溫度變送器、負(fù)荷變送器不需要接線，投產(chǎn)以后將大大減少故障發(fā)生，提高數(shù)據(jù)采收率，減小維護(hù)工作量。

[1] 徐茜亮，王維.基于WiFi的漫游切換無(wú)縫接入技術(shù)研究[J].工礦自動(dòng)化，2011，37（2）：6-8.

Research and Application of Wireless Instrument and RPC Seamless Access Technology

Guo Zhen-jie，Zhu Lei，Ji Shi-dong，Li Chang-zhu

TP273；TN925.93

B

1003–6490（2017）09–0047–01

2017–06–20

郭振杰（1981—），男，河南安陽(yáng)人，工程師，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)工作。